電力系統(tǒng)繼電保護課程教學大綱

電力系統(tǒng)繼電保護課程教學大綱課程中文名稱：電力系統(tǒng)繼電保護課程英文名稱：PowerSystemProtectionRelaying課程編號：204T0106學分：3學時：48先修課程：高等數(shù)學、大學物理、電路原理、電機學、電力系統(tǒng)分析、發(fā)電廠電氣部分、電力系統(tǒng)信號分析與處理適用專業(yè)：電氣工程及其自動化課程類別：專業(yè)核心課程/必修使用教材：電力系統(tǒng)繼電保護.張保會尹項根.中國電力出版社，2010，第2版開課單位：電氣與新能源學院課程簡介：電力系統(tǒng)繼電保護作為電力系統(tǒng)“三道防線”第一道防線，肩負著電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的重要責任，也是電氣工程學科核心課程。針對不同電壓等級電力系統(tǒng)發(fā)生的故障，課程采用故障特征分析-基本原理-實現(xiàn)技術(shù)-相關(guān)知識多層次講授方法，剖析常用的繼電保護原理和技術(shù)。一、課程性質(zhì)本課程是電氣工程及其自動化專業(yè)必修的核心課程。本課程主要介紹繼電保護裝置的基本原理、配置原則、整定計算方法和繼電保護基本原理在數(shù)字式保護裝置中的基本實現(xiàn)方法。本課程涉及多門理論基礎(chǔ)課程和專業(yè)核心課程的綜合運用，具有濃厚的工程實際應用背景。二、課程目標：課程目標1：通過本課程學習，強化學生的“四個自信”，幫助學生初步掌握科學的方法論和認識論，塑造學生正確的世界觀、人生觀和價值觀。課程目標2：通過本課程學習，掌握電力系統(tǒng)繼電保護基礎(chǔ)知識，能夠針對電力系統(tǒng)不同一次設備故障，分析其故障特征和應配置的繼電保護原理。課程目標3：通過本課程學習，能利用電力系統(tǒng)繼電保護的專業(yè)知識解決電力系統(tǒng)專業(yè)工程問題，通過電力系統(tǒng)短路計算與不同電壓等級需求，比較繼電保護原理，實現(xiàn)繼電保護定值整定計算。課程目標4：通過本課程學習，能夠針對電力系統(tǒng)復雜工程問題，提出應用不同保護原理的實現(xiàn)方案，并能夠通過文獻閱讀、專題研討、仿真驗證等手段分析可行性或?qū)で罂商娲慕鉀Q方案。課程目標5：通過本課程學習，能夠針對電力系統(tǒng)繼電保護工程設計與裝置開發(fā)的特定需求，基于電力系統(tǒng)繼電保護四性原則，完成保護配置、保護元件設計和二次系統(tǒng)設計，并體現(xiàn)創(chuàng)新意識。三、課程目標對畢業(yè)要求的支撐關(guān)系畢業(yè)要求畢業(yè)要求指標點課程目標對畢業(yè)要求的支撐關(guān)系1.工程知識1.4能夠?qū)?shù)學、自然科學、工程科學的知識和數(shù)學模型方法用于電力系統(tǒng)專業(yè)工程問題解決方案的比較與綜合。課程目標1課程目標32.問題分析2.3能認識到解決電力系統(tǒng)工程問題有多種方案可選擇，會通過文獻研究尋求可替代的解決方案。課程目標1課程目標43.設計/開發(fā)解決方案3.2能夠針對電力系統(tǒng)工程設計與產(chǎn)品開發(fā)的特定需求，完成元件和系統(tǒng)的設計，在設計中體現(xiàn)創(chuàng)新意識。課程目標1課程目標5四、教學內(nèi)容及要求第一章緒論1.教學內(nèi)容（1）電力系統(tǒng)的正常、不正常工作狀態(tài)及故障狀態(tài)；（2）繼電保護基本原理及其組成；（3）對繼電保護的基本要求；（4）繼電保護的發(fā)展簡史。2.重點難點：電力系統(tǒng)繼電保護“四性”原則以及四性間的矛盾與統(tǒng)一。3.課程思政融入點：新中國成立以來電力系統(tǒng)繼電保護發(fā)展以及引領(lǐng)世界保護原理的案例，并結(jié)合基于中國芯的保護裝置國產(chǎn)化進程，培養(yǎng)科學創(chuàng)新意識，厚植愛國主義情懷，解決國家重大工程問題。4.考核要點：（1）繼電保護基本原理及其組成；（2）繼電保護基本要求。5.教學方法：基于雨課堂+學堂在線的線上線下混合式教學。6.作業(yè)安排：教材本章習題1.2、1.3、1.5、1.9第二章電網(wǎng)的電流保護1.教學內(nèi)容：（1）單側(cè)電源網(wǎng)絡相間短路的電流保護；（2）雙側(cè)電源網(wǎng)絡相間短路的方向性電流保護；（3）中性點直接地電網(wǎng)中接地短路的零序電流及方向保護；（4）中性點非直接接地電網(wǎng)中單相接地故障保護。2.重點難點：三段式電流保護原理與整定計算；分支系數(shù)的定義和計算；零序電流分布特征。3.課程思政融入點：中性點非直接接地系統(tǒng)故障選線難點分析與當前我國專家研究成果，培養(yǎng)學生科研自信和愛國情懷，培養(yǎng)學生求真務實精神、工程倫理意識。4.考核要點：（1）返回系數(shù)概念；（2）電流保護的接線方式；（3）三段式電流保護配置和整定計算；（4）功率方向元件電壓死區(qū)；（5）中性點非直接接地系統(tǒng)單相接地故障特征。5.教學方法：基于雨課堂+學堂在線的線上線下混合式教學。6.作業(yè)安排：教材本章習題2.5、2.6、2.7、2.10、2.11、2.12、2.17、2.23、2.24第三章電網(wǎng)距離保護1.教學內(nèi)容：（1）距離保護的基本原理與構(gòu)成；（2）阻抗繼電器及其動作特性；（3）阻抗繼電器的實現(xiàn)方法；（4）距離保護的整定計算與對距離保護的評價；（5）距離保護的振蕩閉鎖；（6）故障類型判別和故障選相；（7）距離保護特殊問題的分析；（8）工頻故障分量距離保護。2.重點難點：阻抗繼電器的動作特性和動作方程；系統(tǒng)振蕩對距離保護的影響；三段式距離保護的整定計算。3.課程思政融入點：從工頻故障分量距離保護原理，介紹世界首創(chuàng)繼電保護理論上的重大突破，培養(yǎng)敢于創(chuàng)新，敢于對比，敢于說不的科學精神。4.考核要點：（1）阻抗繼電器接線方式；（2）阻抗繼電器的動作特性和動作方程；（3）三段式距離保護整定計算；（4）振蕩下距離保護閉鎖措施。5.教學方法：基于雨課堂+學堂在線的線上線下混合式教學。6.作業(yè)安排：教材本章習題3.3、3.5、3.11、3.21+計算題1道（整定計算）+分析題1道（根據(jù)動作特性推導動作方程）第四章輸電線縱聯(lián)保護1.教學內(nèi)容：（1）輸電線路縱聯(lián)保護概述；（2）輸電線路縱聯(lián)保護兩側(cè)信息的交換；（3）方向比較式縱聯(lián)保護；（4）縱聯(lián)電流差動保護。2.重點難點：方向縱聯(lián)保護實現(xiàn)方式；縱聯(lián)電流差動保護原理與整定。3.課程思政融入點：從電壓等級對繼電保護要求不同，闡述我國特高壓工程，了解大國重器、培養(yǎng)工匠精神。4.考核要點：（1）常用縱聯(lián)通道類型；（2）閉鎖式/允許式方向縱聯(lián)保護原理與實現(xiàn)方式；（3）縱聯(lián)電流差動保護工作原理和制動特性；（4）相位差動保護閉鎖角整定原則。5.教學方法：基于雨課堂+學堂在線的線上線下混合式教學。6.作業(yè)安排：教材本章習題4.4、4.5、4.6、4.11、4.20第五章自動重合閘1.教學內(nèi)容（1）自動重合閘的作用及對它的基本要求；（2）輸電線路三相一次自動重合閘；（3）高壓輸電線路的單相自動重合閘；（4）高壓輸電線路綜合重合閘。2.重點難點：重合閘最小時間整定；檢同期和檢電壓；后加速保護原理。3.課程思政融入點：從新能源接入系統(tǒng)對重合閘的影響分析，基于樹立能源危機意識，又要培養(yǎng)學生的科學探索精神、專業(yè)素養(yǎng)和創(chuàng)新精神。4.考核要點：（1）自動重合閘的作用；（2）自動重合閘動作時限整定計算原則；（3）自動重合閘檢同期和檢電壓配合關(guān)系；（4）重合閘前加速和后加速保護；（5）潛供電流對重合閘的影響。5.教學方法：基于雨課堂+學堂在線的線上線下混合式教學。6.作業(yè)安排：教材本章習題5.1、5.5、5.12、5.13第六章電力變壓器保護1.教學內(nèi)容（1）電力變壓器的故障類型和不正常工作狀；（2）變壓器的縱差動保護；（3）變壓器的勵磁涌流及鑒別方法；（4）變壓器相間短路的后備保護；（5）變壓器接地短路的后備保護；（6）變壓器保護配置原則。2.重點難點：變壓器的縱差動保護及其不平衡電流分析；勵磁涌流識別。3.課程思政融入點：大型變壓器勵磁涌流整定困難，工程中存在誤動，引入上述實際案例，培養(yǎng)學生的科學精神、專業(yè)素養(yǎng)、求真務實精神。4.考核要點：（1）變壓器的故障類型和保護配置；（2）變壓器的縱差動保護及其不平衡電流分析；（3）變壓器勵磁涌流鑒別方法；（4）變壓器后備保護原理；（5）非電氣量保護。5.教學方法：基于雨課堂+學堂在線的線上線下混合式教學。6.作業(yè)安排：教材本章習題6.7、6.10+分析題1道（變壓器典型保護配置原則）第七章發(fā)電機保護1.教學內(nèi)容：（1）發(fā)電機的故障、不正常運行狀態(tài)；（2）發(fā)電機定子繞組短路故障的保護；（3）發(fā)電機定子繞組單相接地保護。2.重點難點：發(fā)電機縱差保護原理和整定原則；100%定子接地保護工作原理。3.課程思政融入點：從發(fā)電機類型不同，闡述我國三峽工程，了解大國重器、培養(yǎng)工匠精神。4.考核要點：（1）發(fā)電機的故障類型和保護配置；（2）縱差保護與橫差保護工作原理和整定原則；（3）基于零序電壓和三次諧波電壓的定子繞組單相接地保護工作原理。5.教學方法：基于雨課堂+學堂在線的線上線下混合式教學。6.作業(yè)安排：教材本章習題7.1、7.6、7.8第八章母線保護1.教學內(nèi)容：（1）母線故障和裝設母線保護基本原則；（2）母線差動保護基本原理；（3）母線保護的特殊問題及其對策；（4）斷路器失靈保護簡介。2.重點難點：母線差動保護原理；斷路器失靈保護原理。3.課程思政融入點：引入微機母線保護應用案例，培養(yǎng)學生的科學精神、求真務實精神、工程倫理意識。4.考核要點：（1）母線保護配置原則；（2）比率制動式母線差動保護的基本判據(jù)和整定原則；（3）斷路器失靈保護的工作原理和動作邏輯。5.教學方法：基于雨課堂+學堂在線的線上線下混合式教學。6.作業(yè)安排：教材本章習題8.1、8.4、8.6章節(jié)教學內(nèi)容學時分配支撐的課程目標講課實驗實踐第一章緒論41、2第二章電網(wǎng)的電流保護121、2、3、4、5第三章電網(wǎng)距離保護101、2、3、4、5第四章輸電線縱聯(lián)保護41、2、4、5第五章自動重合閘41、2、4、5第六章電力變壓器保護61、2、4、5第七章發(fā)電機保護41、2、4第八章母線保護41、2、4、5五、教學內(nèi)容對課程目標的支撐關(guān)系六、考核方式及成績評定標準1.課程考核方式：閉卷考試占60%，平時成績占40%。平時成績包括課堂表現(xiàn)15%、課程作業(yè)10%、課外大作業(yè)15%，其中課外大作業(yè)可以采取線上學習完成或者線下報告完成。（若期末考試閉卷考試卷面成績≤40分，則平時成績不計入最后總考核成績）支撐畢業(yè)要求課程目標考核與評價方式合計平時成績（40%）期末考試（60%）課堂表現(xiàn)(15%)課程作業(yè)(10%)課外大作業(yè)(15%)閉卷考試課程目標155課程目標253338指標點1.4課程目標3101222指標點2.3課程目標415924指標點3.2課程目標55611總分占比%40601002.課程考核評分標準課程目標考核要求評分標準高于預期達到預期低于預期優(yōu)秀良好合格不合格1.通過本課程學習，強化學生的“四個自信”，幫助學生初步掌握科學的方法論和認識論，塑造學生正確的世界觀、人生觀和價值觀。（5分）課堂表現(xiàn)543<32.掌握電力系統(tǒng)繼電保護基礎(chǔ)知識，能夠針對電力系統(tǒng)不同一次設備故障，分析其故障特征，繼電保護。（38分）課堂表現(xiàn)課程考試35-3831-3422-30<223.能利用電力系統(tǒng)繼電保護的專業(yè)知識解決電力系統(tǒng)專業(yè)工程問題，通過電力系統(tǒng)短路計算與不同電壓等級需求，比較繼電保護原理，實現(xiàn)繼電保護定值整定計算。（22分）課程作業(yè)課外大作業(yè)課程考試19-2216-1813-15<134.能夠針對電力系統(tǒng)復雜工程問題，提出應用不同保護原理的實現(xiàn)方案，并能夠通過文獻閱讀、專題研討、仿真驗證等手段分析可行性或?qū)で罂商娲慕鉀Q方案。（24分）課堂表現(xiàn)課程作業(yè)課外大作